JPH10289304A - 指紋画像入力装置 - Google Patents

指紋画像入力装置

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JPH10289304A
JPH10289304A JP9191998A JP19199897A JPH10289304A JP H10289304 A JPH10289304 A JP H10289304A JP 9191998 A JP9191998 A JP 9191998A JP 19199897 A JP19199897 A JP 19199897A JP H10289304 A JPH10289304 A JP H10289304A
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Ichiro Fujieda
一郎 藤枝
Michihisa Suga
通久 菅
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    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量かつ高画質で、生体情報判定機能を
持つ指紋画像入力装置を提供する。 【解決手段】 上面に指Ｆを押圧接触させる導光板２１
と、導光板２１の端部に配置し照明光を入射するＬＥＤ
１１と、導光板２１の下面側に指Ｆに対向して配置した
二次元イメージセンサ４０と、導光板２１と二次元イメ
ージセンサ４０との中間に配置したセルフォックレンズ
プレート３１と、これら構成要素１１，２１，３１，４
０を支持固定する筐体遮光体５１とを備える。上記照明
光が導光板２１の内部を全反射を繰り返して伝搬し、セ
ルフォックレンズプレート３１が指Ｆからの散乱光を二
次元イメージセンサ４０に結像させて指紋画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は指紋画像入力装置に
関し、特に個人認証用に指紋照合技術を用いるための小
型化した指紋画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報ネットワークの整備拡張や、電子マ
ネーの登場等に伴い、個人認識技術の発展が望まれてい
る。種々の生体情報を個人認証に利用することが検討さ
れているが、入力装置の小型化の可能性と認識の信頼度
の点から、特に指紋が有望であると考えられる。既に、
この種の指紋照合技術は、犯罪捜査や各種の施設におけ
る入口扉の開閉承認による入退室管理等に適用されてい
る。
【０００３】近年、パーソナル・コンピュータや携帯電
話等のパーソナル機器が発達しており、これらの機器の
使用を有資格者に制限する目的でも指紋照合利用の期待
が高まっている。今後、指紋照合機能を搭載したこれら
の機器を普及させるためには、指紋入力装置の小型化と
共にその製造コストを低く押さえることが重要である。
【０００４】このような小型の指紋画像入力装置とし
て、従来から光を導光板内部を全反射するように入射さ
せ、導光板に押し付けた指からの散乱光を撮像する構成
の指紋画像入力装置が特開平３−２５６１８５号公報
（文献１）に開示されている。
【０００５】図１３は、この従来の指紋画像入力装置の
構成を模式的に示した説明図である。図１３を参照する
と、この指紋画像入力装置は、光源１０１を導光板１０
２の端部に配置し、指を置く導光板の所定の位置と対向
する側面に撮像デバイス１０３配置して構成される。
【０００６】次に図１３を参照してこの指紋画像入力装
置の動作を説明する。光源１０１から発せられた光は導
光板１０２の内部を全反射を繰り返して伝搬し、指Ｆを
照明する。指Ｆが導光板１０２と接している場所（指の
隆線）では、光が散乱されて導光板の外部に漏れ、撮像
デバイス１０３により検出される。指Ｆが導光板１０２
と接していない場所（指の谷線）では、光は全反射して
撮像デバイス１０３には到達しない。このようにして隆
線・谷線のコントラストが強調された指紋画像を得るこ
とができる。
【０００７】また、特開平２−２５９９６９号公報（文
献２）には、従来の第２の指紋画像入力装置の構成とし
て、導光板からの散乱光を検出して生体情報として用い
る構成が開示されている。
【０００８】文献２記載の従来の第２の指紋画像入力装
置の構成をブロックで示す図１４を参照すると、一方の
面に指紋入力対象の指Ｆを押接するガラス平板１１２
と、ガラス平板１１２の一端部に光を入射する光源１１
１と、ガラス平板１１２の他端部に配置した個人照合回
路１１７と、ガラス平板１１２の他方の面側にそれぞれ
配置したレンズ１１３と、フィルタ１１４と、受光器１
１５と、受光器１１５の出力を判別しその結果を個人照
合回路１１７に供給する生体識別回路１１６とを備え
る。
【０００９】次に図１４を参照して従来の第２の指紋画
像入力装置の動作を説明すると、指Ｆがガラス平板１１
２に接触していない場合、光源１１１から放射されてガ
ラス平板１１２に入射した光は、ガラス平板１１２の中
を空気との界面で全反射を繰り返しながら伝搬する。指
Ｆがガラス平板１１２に接触した場合、指Ｆの隆線では
全反射の条件が満たされずに光が吸収、散乱される。谷
線はガラス平板１１２に接触していないので、光は界面
で全反射して伝搬する。したがって、個人照合回路１１
７で得られる指紋画像では、指Ｆの隆線、谷線のコント
ラストが強調されたものとなっている。
【００１０】このようにして指紋画像が得られるが、こ
の従来の第２の指紋画像入力装置では、さらに、指のレ
プリカによる個人認証を防止する機能を付加している。
すなわち、レンズ１１３、フィルタ１１４、受光器１１
５及び生体識別回路１１６はこのために付加された構成
要素であり、指紋画像の入力には何ら関与していない。
レプリカ対策の手法は文献２に詳述されているが、以下
ではその概要を説明する。生体の指に圧力を加えること
により光の反射率が変化することが知られている。指Ｆ
により散乱されてガラス平板１１２の外部に漏れた光
を、レンズ１１３により受光器１１５に集めて検出す
る。生体識別回路１１６が、指Ｆを接触させてからの受
光器１１５の出力を連続的に調べ、生体に特有の出力変
化を示した場合に生きた指と判定する。判定結果を個人
照合回路１１７に送り、生体の指である場合に限って個
人照合の作業を進めることで、指のレプリカによる個人
認証を防止することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の第１の
指紋画像入力装置には次の課題がある。
【００１２】第一に、文献１に開示されている導光板へ
の光の入射方法では、ほぼ平行な光線を出力する光源を
用いる、導光板の光の入射部にプリズムを設ける、或い
は、透明板の端部を斜めに切断する等という必要があ
り、いずれも装置が大型化し製造コストが増大するとい
う問題がある。また、撮像デバイスは一般に比較的長い
光路が必要なために装置が大型化するという問題につい
ても文献１には何ら教唆がない。
【００１３】第二に、例えば、指の近傍から導光板に侵
入する室内光のように、指の照明光以外の導光板に侵入
する光がある場合も、指紋画像のコントラストが低下す
るという問題がある。
【００１４】第三に、光は隆線から指に侵入して内部で
散乱され、谷線のある領域からも光が撮像デバイスに到
達する。このため、指紋画像のコントラストが低下する
という問題がある。
【００１５】このように、隆線と谷線のコントラストが
低い低画質の指紋画像では、個人照合の正確さが低下す
る要因となるという欠点があった。
【００１６】また、従来の第２の指紋画像入力装置は、
指紋画像を得るために指から離れた場所にイメージセン
サを設置する必要があり、装置が大型化するという欠点
があった。また、指紋画像を入力するためのイメージセ
ンサとは別途に、生体情報の検出のためにレンズや受光
素子等の第２の検出手段を備える必要があり、製造コス
トの増大要因となるという欠点があった。更に、指の反
射率の変化という一つの物理量を受光器により検出する
だけでは、押圧により全体の反射率が変化するレプリカ
を用意すれば生体と判別される。即ち、レプリカ対策と
しての効果が不十分で、生体情報判定機能の信頼性は低
かった。
【００１７】本発明は上記の事情のもとに発案されたも
のであり、小型軽量かつ高画質で、信頼性の高い生体情
報判定機能を持つ指紋画像入力装置を提供することを目
的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の指紋画像入力装
置は、上面に指を押圧接触させる透明板から成る導光板
と、前記導光板の端部から照明光を入射する照明手段
と、前記導光板の下面側に前記指に対向して配置した二
次元イメージセンサと、前記導光板と前記二次元イメー
ジセンサとの中間に配置した結像光学系手段と、前記導
光板と前記照明手段と前記二次元イメージセンサと前記
結像光学系手段とを支持固定する筐体とを備え、前記照
明手段が照射した前記照明光が前記導光板の内部を全反
射を繰り返して伝搬し、前記結像光学系手段が前記指か
らの散乱光を前記二次元イメージセンサに結像させて前
記指の指紋画像を得る指紋画像入力装置において、第一
に、前記照明手段が前記導光板の端部に密着して配置さ
れ、前記照明手段がある角度範囲に光を発すること、第
二に、前記導光板の前記照明手段に近接した場所に光の
吸収体を設置して前記導光板から漏れる成分を除去する
こと、第三に、前記指を前記導光板に接触させて置くた
めの指ガイドを不透明物質により前記筐体に設け、前記
指を置いたときに前記指と前記指ガイドとの隙間が生じ
ないこと、また、前記導光板に反射防止膜を設けて、前
記指からの散乱光が導前記光板の内部で多重反射しない
ようにすること、第四に、前記結像光学系手段の共役長
が短いこと、第五に、指内部の散乱光に起因する低空間
周波数成分を除去するための画像処理手段を設けるこ
と、第六に、前記指に局所的に圧力を加える手段を設
け、前記指の反射率の局所的な変化を一つの指紋画像上
で比較すること、あるいは、前記照明手段が２種類以上
の波長の光を時分割で切り替えて出力し、各波長の光に
よる指紋画像を比較することをそれぞれ特徴とするもの
である。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を模式断面図で示す図１を参照すると、この図に示す本
実施の形態の指紋画像入力装置は、指紋照射用の照射光
の光源であるプリント基板搭載用のチップ型の発光ダイ
オード（ＬＥＤ）１１と、透明なガラス板から成り照射
光の導光用の導光板２１と、導光板２１の下面側に配置
され結像光学系として機能する屈折率分散型レンズ２次
元アレイ３１と、屈折率分散型レンズ２次元アレイ３１
の結像面に配置されたＣＣＤ等の二次元イメージセンサ
４０と、ＬＥＤ１１、導光板２１、屈折率分散型レンズ
２次元アレイ３１及び二次元イメージセンサ４０とを固
定して格納すると共に遮光機能を有する筐体遮光体５１
とを備える。
【００２０】また、図２は、本発明の指紋画像入力装置
の第１の実施の形態において、チップ型ＬＥＤ１１、導
光板２１、筐体５１の一部、等を示す斜視図である。図
２に示すように、２個のＬＥＤ１１が導光板２１の両端
に密着して設置される。また、ＬＥＤ１１が密着しない
導光板２１の側面は反射体１２で覆われており、ＬＥＤ
１１から発せられた光が到達すると、再び導光板２１に
送り返すことにより、光の利用効率を高めている。筐体
５１は、黒色プラスチック、陽極酸化アルミのような光
をよく吸収する材質で形成し、外部からの光の進入を防
ぐ。また、筐体５１の一部はＬＥＤ１１の近傍において
導光板２１に接しており、ＬＥＤ１１から大きな角度で
発せられた光が導光板の外部に漏れるのを防ぐ。更に、
筐体５１の一部は指Ｆの位置を固定する指ガイド部８０
として機能する。ここで、図１、図２ではＬＥＤを２個
用いたが、二次元イメージセンサ４０の感度、及びＬＥ
Ｄ１１の出力強度に応じて、ＬＥＤは１個のみ設置して
もよいし、あるいは導光板２１の周辺の側面に３個以上
のＬＥＤを配置してもよい。
【００２１】二次元イメージセンサ４０の出力は低周波
数成分除去手段７０に入力され、その出力が図示されて
いない指紋照合手段に送られる。低周波数成分除去手段
７０と指紋照合手段とは、専用のハードウェアで構成し
てもよいし、中央演算ユニットとソフトウェアとで構成
してもよい。
【００２２】導光板２１は厚さ１〜３ｍｍ程度の透明ガ
ラス板、或いは硬質のプラスチック板である。導光板２
１の指Ｆが押接する上面で指Ｆに接触することがない領
域には、筐体５１との間に低屈折率層５２、例えば空気
層（屈折率は１で、ガラスやプラスチックの屈折率より
も小さい）を設けている。屈折率分散型レンズ２次元ア
レイ３１は、屈折率分布型レンズを多数二次元配列した
もので、正立等倍の結像光学系である。
【００２３】二次元イメージセンサ４０としては、ＣＣ
Ｄ等の結晶シリコンで形成するもの、あるいは、薄膜半
導体でガラス等の絶縁性基板上に形成するＭＯＳ型イメ
ージセンサ等を用いる。
【００２４】次に、図１、図２を参照して本実施の形態
の動作について説明すると、まず、ＬＥＤ１１を点灯さ
せて、導光板２１の端部から照射光を入射する。チップ
型のＬＥＤ１１は一般に広い指向性を持つので、入射し
た照射光の大部分は、導光板２１の内部において上面の
低屈折率層５２及び下面の空気との界面で全反射を繰り
返して伝搬する。界面での全反射の条件を満たさない照
射光は、ＬＥＤ１１の近傍の筐体遮光体５１により吸収
される。指Ｆを指ガイド部８０に合わせて導光板２１に
押接したとき、指Ｆの隆線が接触している部分では、照
射光が散乱され導光板２１の外部に光が漏れる。この散
乱光を屈折率分散型レンズ２次元アレイ３１により二次
元イメージセンサ４０に結像して、隆線の強調された指
紋画像を得る。
【００２５】屈折率分散型レンズ２次元アレイ３１の共
役長（物体面―結像面間距離）は１０ｍｍ以下にできる
ので、全体すなわち筐体遮光体５１の厚さを１５ｍｍ程
度に薄型化することができる。また、チップ型ＬＥＤ１
１の外形寸法は１辺の長さが１〜３ｍｍ程度なので、装
置の全長はほぼ導光板の大きさとなり、これは指を置く
だけの寸法、即ち、２０〜３０ｍｍもあれば十分であ
る。従って、装置の外形寸法は幅２０ｍｍ、奥行き３０
ｍｍ、高さ１５ｍｍ程度となり、非常に小型である。ま
た、これらの部材は安価に入手できるので、装置全体の
製造コストを低減できる。筐体遮光体５１の一部は遮光
体を兼ねるので、指が接触していない場所から入射する
外光を除去できる。また、光源から発せられた光が導光
板の外に漏れて迷光になるのを防ぐ。
【００２６】しかし、二次元イメージセンサ４０の出力
における隆線・谷線のコントラスト比は高々１．３程度
（後述）で、必ずしも十分ではない。ここで、図３を参
照しながら散乱光検出による指紋画像の形成のプロセス
を説明する。図３の下部に模式的に示したグラフは、二
次元イメージセンサに入射する散乱光の強度を示したも
のである。前述のように、全反射を繰り返して導光板内
部を伝搬する光は隆線で散乱され、散乱された光の一部
が屈折率分散型レンズ２次元アレイにより二次元イメー
ジセンサに導かれて、隆線に一対一に対応した強度パタ
ーンを形成する。また、隆線で散乱された光の中には、
隆線から指の内部に侵入して指内部で散乱し、屈折率分
散型レンズ２次元アレイにより二次元イメージセンサに
導かれる成分も存在する。この指内部での散乱光は、指
の中心に多く存在し、指の周辺部では少ない。即ち、散
乱光検出による指紋画像は、隆線で散乱された成分と指
内部で散乱された成分とから形成される。前者は隆線の
間隔に対応した高い空間周波数を持ち、後者は導光板に
接触する指の幅に対応した低い空間周波数を持つ。従っ
て、前者の隆線の間隔に対応した高い空間周波数を指紋
画像から抽出することにより、指紋画像のコントラスト
を更に強調できることになる。
【００２７】低周波数成分除去手段７０は、ここでは中
央演算ユニットとソフトウェアとで構成した。即ち、２
次元イメージセンサ３０の出力画像をフーリエ変換し、
低周波のフーリエ係数をゼロに設定した結果を逆変換す
るアルゴリズムにより、指内部での散乱光に起因する成
分を除去した。
【００２８】図４は２次元イメージセンサ３０の出力
例、図５は低周波数成分除去手段７０を導入した際の出
力例である。両者を比較すると、図５では図４に比べて
隆線・谷線のコントラストが強調されているのが確認で
きる。更に定量的に評価するため、図４、図５の水平方
向のプロファイルを図６に示す。図４のプロファイルか
ら隆線・谷線のコントラストは高々１，３程度で、指の
中央部に対応する場所の画素値が大きいことが分かる。
低周波数成分を除去した後の画像では、隆線・谷線のコ
ントラストが強調されている。
【００２９】次に、本発明の第２の実施の形態を図１と
共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様
に模式断面図で示す図７を参照すると、この図に示す本
実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違点は、チ
ップ型のＬＥＤ１１の代わりにEL光源１３を用いたこと
である。ＥＬ光源１３は、例えば、ガラス板にＩＴＯ等
の透明電極、有機膜、アルミ等の反射用電極を順次積層
して形成される。一般にこのようなＥＬ光源では５Ｖ程
度の電圧を印加することにより高輝度の発光が得られ、
発せられる光は広い角度分布を持つ。従って、本発明の
第一の実施の形態におけるチップ型ＬＥＤ１１とまった
く同様の機能を果たす。ＥＬ光源の厚みは１ｍｍ以下に
できるので、本発明の第一の実施の形態と同様の小型化
が可能である。
【００３０】次に、本発明の第３の実施の形態を図１と
共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様
に模式断面図で示す図８を参照すると、この図に示す本
実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違点は、チ
ップ型のＬＥＤ１１の代わりに冷陰極管１４と冷陰極管
用反射体１５を用いたことである。冷陰極管１４と冷陰
極管用反射体１５から発せられる光は広い角度分布を持
つので、本発明の第一の実施の形態におけるチップ型Ｌ
ＥＤ１１とまったく同様の機能を果たす。この光源の厚
みは３ｍｍ程度で、また、図示していない駆動回路も必
要なので、本発明の第一、第二の実施の形態に比べて指
紋センサの小型化にはやや不利である。
【００３１】次に、本発明の第４の実施の形態を図２と
共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様
に模式断面図で示す図９を参照すると、この図に示す本
実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違点は、チ
ップ型のＬＥＤ１１の代わりに青色チップ型ＬＥＤ１
６、緑色チップ型ＬＥＤ１７、赤色チップ型ＬＥＤ１８
を備え、これらを順番に点灯し各色に対応した指紋画像
を記録すること、更に、導光板２１が指Ｆに局所的に圧
力を加えるための凹部８１を含むことである。ここで、
指Ｆを指ガイド部８０に合わせて導光板２１に接触させ
たとき、凹部８１には指Ｆが接触しないものとする。凹
部８１の大きさは、例えば直径３〜４ｍｍ、深さ２〜３
ｍｍとすればよい。指紋画像の入力に必要な時間は長く
ても１０ｍ秒から１００ｍ秒である。従って、指Ｆを導
光板２１に当てた瞬間から複数の指紋画像を連続して入
力し、これらの画像の変化を見ることにより、指Ｆが生
体に特有の押圧による反射率変化を示すかどうかを判断
できる。これが所望の変化でない場合は、指Ｆはレプリ
カであると判定する。即ち、指を接触させてから時間が
経過すると、凹部８１に対応する指の部分が赤く、それ
以外の部分が白く変化する。この局所的な色変化を指紋
画像から検出することにより、指が生体かどうかを判定
する。指の色変化の検出は以下の方法により実現する。
即ち、チップ型のＬＥＤ１１として赤、青、緑の３色の
ＬＥＤを備え、これらを時分割で点灯して２次元イメー
ジセンサ３０の出力を記録する。これら３種の指紋画像
を合成することにより、指のカラー画像が得られる。隆
線はすべての色を散乱するので、合成されるカラー画像
の隆線は白く見える。しかし、凹部８１に対応する指の
部分、及び、谷線に対応する指の部分では、皮膚の色変
化をそのまま検出できる。指のカラー画像は、ある狭い
波長範囲における反射率の変化よりもはるかに多くの情
報を含むので、精巧なレプリカの製造が困難になる。ま
た、局所的に指に圧力を加えると、圧力パターンに応じ
て血液が移動して指の反射率が変化する。このような圧
力パターンに応じて反射率が変化するレプリカを製作す
るのも困難である。従って、局所的に圧力を加えて指の
反射率変化を検出する事により、信頼性の高い生体判別
を行うことができる。
【００３２】次に、本発明の第５の実施の形態を図１と
共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様
に模式断面図で示す図１０を参照すると、この図に示す
本実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違点は、
導光板２１の下面側に形成した反射防止膜２３を有する
ことである。ここで、反射防止膜２３は、ＭｇＦ2 、Ｃ
ｅＯ2 、ＮｄＯ3 等の屈折率の異なる材料を、導光板２
１の上に単層、或いは複数層設けて形成する。
【００３３】反射防止膜２３が無い場合と有る場合の指
Ｆによる散乱光の進路をそれぞれ模式的に表わした図１
１（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本実施の形態の形態の動
作について説明すると、反射防止膜２３が無い場合は、
指Ｆで散乱した光の一部が導光板２１と空気との界面で
反射され、反射光の一部が指Ｆの谷線を照明する。谷線
からの散乱光は隆線からの散乱光と同様にして二次元イ
メージセンサ４０により検出される。したがって、指紋
画像の隆線・谷線のコントラストが劣化する。反射防止
膜２３が有る場合は、谷線の照明を低く押さえるので、
このようなコントラストの劣化を防ぐことができる。
【００３４】次に、本発明の第６の実施の形態を図１と
共通の構成要素には共通の参照文字／数字を付して同様
に模式断面図で示す図１２を参照すると、この図に示す
本実施の形態の前述の第１の実施の形態との相違点は、
二次元イメージセンサと、二次元イメージセンサに指か
らの散乱光を結像させる光学手段として屈折率分散型レ
ンズ２次元アレイを用いる代わりに、リニアイメージセ
ンサ６１と屈折率分散型レンズ１次元アレイ６２とを含
む可動式センサユニット６０を、センサの構成及び配置
の相違に対応した内部形状の筐体遮光体５５に格納した
ことである。
【００３５】屈折率分散型レンズ１次元アレイ６２は、
屈折率分布型レンズを多数１次元配列したもので、正立
等倍の結像光学系である。
【００３６】次に図１２を参照して本実施の形態の動作
を説明すると、光源からの光が導光板２１内を伝搬し、
指Ｆの隆線で散乱されて外部に漏れるのは第１の実施の
形態と同様である。外部に漏れた光は屈折率分散型レン
ズ１次元アレイ６２によりリニアイメージセンサ６１に
導かれて、指Ｆの１次元の明暗情報を得る。可動式セン
サユニット６０を矢印の方向に移動しながらこの明暗情
報を記録することにより、指Ｆの二次元画像を得る。
【００３７】ここで、屈折率分散型レンズ１次元アレイ
６２とリニアイメージセンサ６１は、第１の実施の形態
の構成要素である屈折率分散型レンズ２次元アレイ３１
と二次元イメージセンサ４０に比べて安価に製造できる
利点がある。ただし、可動式センサユニット６０を移動
するための駆動手段が必要である。また、蓄積型のリニ
アイメージセンサを用いる場合は、光源の数を増やした
り１個当たりの出力を上げたりする処置が必要となる。
設計時にはこれらの事項を勘案する必要がある。
【００３８】さらに、以上の説明では等倍の結像系とし
て屈折率分布型レンズを多数配列した光学系を用いた
が、この他にも同一機能の光学系として、フレネルレン
ズやルーフプリズムを用いた小型結像系が公知である。
これらを用いて、指からの散乱光をイメージセンサに結
像する構成も本発明の変形の実施の形態と見なす。
【００３９】
【発明の効果】本発明の効果を図１、図９の実施例に基
づいて説明する。第一に、広い角度分布を持つ光源を導
光板の端部に密着させて設置することにより、光源に関
わる部分を小型化できる。第二に、屈折率分散型レンズ
アレイの共役長は１０ｍｍ以下にできるので、装置全体
の厚さを１５ｍｍ程度に薄型化することができる。この
部材は安価に製造でき、装置全体の製造コストを低減で
きる。第三に、隆線から指に侵入し内部で散乱されてイ
メージセンサに到達する光の成分を除去することによ
り、コントラストの劣化を防ぎ、高画質の指紋画像が得
られる。第四に、筐体遮光体により、指の照明光以外の
導光板に侵入する光をなくし、指紋画像のコントラスト
が低下を防ぐことができる。第五に、指に局所的に圧力
を加える前後のカラー指紋画像を比較することで、より
厳密なレプリカ対策とすることができる。
【００４０】以上説明したように、本発明は、小型軽量
かつ高画質で、より厳密な生体情報判定機能を持つ指紋
入力装置を低コストで提供することができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の指紋画像入力装置の第１の実施の形態
を示す模式断面図である。
【図２】本発明の指紋画像入力装置の第１の実施の形態
において、チップ型ＬＥＤ１１、導光板２１、筐体５１
の一部、等を示す斜視図である。
【図３】散乱光検出による指紋画像の形成のプロセスを
説明するための説明図である。
【図４】本発明の指紋画像入力装置の第１の実施の形態
において、２次元イメージセンサ３０の出力例である。
【図５】本発明の指紋画像入力装置の第１の実施の形態
において、低周波数成分除去手段７０の出力例である。
【図６】図４、図５の指紋画像の水平方向のプロファイ
ルを示すグラフである。
【図７】本発明の指紋画像入力装置の第２の実施の形態
において、ＥＬ光源１３、導光板２１、筐体５１の一
部、等を示す斜視図である。
【図８】本発明の指紋画像入力装置の第３の実施の形態
において、冷陰極管１４、導光板２１、筐体５１の一
部、等を示す斜視図である。
【図９】本発明の指紋画像入力装置の第４の実施の形態
において、青色チップ型ＬＥＤ１６、緑色チップ型ＬＥ
Ｄ１７、赤色チップ型ＬＥＤ１８、導光板２１、筐体５
１の一部、等を示す斜視図である。
【図１０】本発明の指紋画像入力装置の第５の実施の形
態の構成を示す模式断面図である。
【図１１】導光板に反射防止膜が無い場合と有る場合の
指による散乱光の進路をそれぞれ模式的に表わした説明
図である。
【図１２】本発明の指紋画像入力装置の第６の実施の形
態を示す模式断面図である。
【図１３】従来の第１の指紋画像入力装置の一例を示す
模式断面図である。
【図１４】従来の第２の指紋画像入力装置の一例を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
１１ チップ型ＬＥＤ １２ 反射体 １３ ＥＬ光源 １４ 冷陰極管 １５ 冷陰極管用反射構造 １６ 青色チップ型ＬＥＤ １７ 緑色チップ型ＬＥＤ １８ 赤色チップ型ＬＥＤ ２１ 導光板 ２２ 導光板 ２３ 反射防止膜 ３１ 屈折率分散型レンズ２次元アレイ ４０ 二次元イメージセンサ ５１、５３〜５５ 筐体遮光体 ５２ 低屈折率層 ６０ 可動式センサユニット ６１ リニアイメージセンサ ６２ 屈折率分散型レンズ１次元アレイ ７０ 低周波数成分除去手段 ８０ 指ガイド部 ８１ 凹部 １０１ 光源 １０２ 導光板 １０３ 撮像デバイス １１１ 光源 １１２ ガラス平板 １１３ レンズ １１４ フィルタ １１５ 受光器 １１６ 生体識別回路 １１７ 人照合回路 Ｆ 指

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上面に指を押圧接触させる透明板から成る
    導光板と、前記導光板の端部から照明光を入射する照明
    手段と、前記導光板の下面側に前記指に対向して配置し
    た光検出手段と、前記導光板と前記光検出手段との中間
    に配置した結像光学系手段と、前記導光板と前記照明手
    段と前記光検出手段と前記結像光学系手段とを支持固定
    する筐体とを備え、前記照明光が前記導光板の内部を全
    反射を繰り返して伝搬し、前記結像光学系手段が前記指
    からの散乱光を前記光検出手段に結像させて前記指の指
    紋画像を得る指紋画像入力装置において、 前記照明手段が前記導光板の端部に密着して配置され、
    前記照明手段がある角度範囲に光を発することを特徴と
    する指紋画像入力装置。
  2. 【請求項２】前記光検出手段が、結晶シリコン、あるい
    はアモルファスシリコンで形成される光電変換手段を含
    む二次元イメージセンサであることを特徴とする請求項
    １記載の指紋画像入力装置。
  3. 【請求項３】前記光検出手段が、結晶シリコン、あるい
    はアモルファスシリコンで形成される光電変換手段を含
    む一次元イメージセンサであり、前記一次元イメージセ
    ンサ、あるいは前記一次元イメージセンサと前記結像光
    学系手段との両者を、前記指に対して平行移動するため
    の駆動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の指
    紋画像入力装置。
  4. 【請求項４】前記筐体が、前記導光板の前記指の非接触
    領域を経由する外部からの光の入射を防止する外光遮光
    機能を有することを特徴とする請求項１記載の指紋画像
    入力装置。
  5. 【請求項５】前記筐体が、前記導光板の内部を伝搬する
    前記照射光の外部への漏光を吸収する漏光防止機能を有
    することを特徴とする請求項１記載の指紋画像入力装
    置。
  6. 【請求項６】前記導光板が、前記結像光学系手段に対向
    する前記下面に反射防止膜を備えることを特徴とする請
    求項１記載の指紋画像入力装置。
  7. 【請求項７】前記結像光学系手段が、屈折率分散型レン
    ズを多数配列した光学系を備えることを特徴とする請求
    項１記載の指紋画像入力装置。
  8. 【請求項８】前記結像光学系手段が、フレネルレンズ又
    はルーフプリズムを備えることを特徴とする請求項１記
    載の指紋画像入力装置。
  9. 【請求項９】生体の指を局所的に押圧するための手段を
    前記導光板に備え、前記指紋画像又はその一部を連続し
    て記録し、前記指を局所的に押圧した時の光の反射率の
    経時変化を比較することにより前記指紋画像が生体の指
    によるものか否かを確認する生体確認手段を備えること
    を特徴とする請求項１記載の指紋画像入力装置。
  10. 【請求項１０】前記指が接触する前記導光板の一部に凹
    部を設け、前記指の局所的な光の反射率の経時変化を検
    出することにより、生態確認の信頼性を高めることを特
    徴とする請求項９記載の指紋画像入力装置。
  11. 【請求項１１】前記照明手段が複数の波長の光を時分割
    で発生し、複数の波長における前記指の光の反射率を検
    出することにより、前記指紋画像が生体の指によるもの
    か否かを確認する生体確認手段を備えることを特徴とす
    る請求項１記載の指紋画像入力装置。
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